中國科技網·科技日報合肥8月30日電（記者 吳長鋒）記者從中國科大獲悉，該校中國科學院材料力學行為和設計重點實驗室吳東教授課題組與南京大學合作，利用飛秒激光電疇擦除技術首次成功制備出三維非線性光子晶體，并實現了三維準相位匹配的激光倍頻。相關成果日前 發表在國際權威光學期刊《自然.光子學》上。
光子晶體是近些年發展起來的一個新興領域，制備并研究非線性極化率周期變化的非線性光子晶體成為目前研究的熱點，用非線性光子晶體拓展光學領域、制作光學器件是非線性光子晶體研究的重要方向。然而，傳統制備技術，包括晶體生長技術、室溫電場極化技術等，都難以在晶體內部實現三維電疇結構的排列。制備三維非線性光子晶體成為近二十年非線性光學領域令人困惑的難題之一，飛秒激光的出現解決了這一難題。
科研人員發展出一種全新的電疇控制技術：利用聚焦飛秒激光在鈮酸鋰晶體內部實現鐵電疇(二階非線性光學系數)的定點擦除，實現了二階非線性光學系數在三維空間的調制。在制備結構的過程中，吳東教授團隊提出了不同層能量補償加工技術，保證了三維結構的整體均一性。經過兩年多時間的摸索，在鈮酸鋰晶體中成功制備出了四方結構的三維非線性光子晶體。后續實驗上成功觀察到了預期的三維準相位匹配倍頻效應，該值與理論估算相一致。
三維非線性光子晶體研制成功，為研究三維空間的非線性光學和量子光學研究提供了一種新材料, 也為三維微納光子器件的發展提供了支撐。更多的新的光、聲及其耦合效應將會從這種新材料中被陸續揭示出來。
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